阅读说明：本技术 一种从盐湖中制备氯化钾的方法、提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法 (Method for preparing potassium chloride from salt lake and method for improving granularity of potassium chloride crystal particles ) 是由 李海朝 张净净 石成龙 张丽娟 祝永强 王广乐 于 2020-11-30 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种从盐湖中制备氯化钾的方法、提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法,属于化工提纯技术领域。从盐湖中制备氯化钾的方法包括：从盐湖中提取并制备饱和氯化钾溶液,将饱和氯化钾溶液和盐酸溶液混合使氯化钾晶体颗粒析出。本申请通过在饱和氯化钾溶液中加入盐酸溶液以增加溶液中Cl~-的量,氯化钾能够在较快时间内结晶析出并且得到粒度较大的氯化钾晶体颗粒。从而使得从盐湖出产的氯化钾晶体颗粒较大,其粒径可以达到0.1～0.2mm,同时,由于氯化钾的结晶速率提高,能够在相同时间内结晶得到更多的氯化钾晶体颗粒,进而提高产量。(The application provides a method for preparing potassium chloride from a salt lake and a method for improving the granularity of potassium chloride crystal particles, and belongs to the technical field of chemical purification. The method for preparing potassium chloride from the salt lake comprises the following steps: extracting and preparing saturated potassium chloride solution from salt lake, and mixing the saturated potassium chloride solution and hydrochloric acid solution to separate out potassium chloride crystal particles. The method is used for increasing Cl in a saturated potassium chloride solution by adding a hydrochloric acid solution into the saturated potassium chloride solution ‑ In an amount that allows the potassium chloride to crystallize out in a relatively rapid time and results in potassium chloride crystal particles of relatively large size. Therefore, potassium chloride crystal particles produced from the salt lake are large, the particle size of the potassium chloride crystal particles can reach 0.1-0.2 mm, and meanwhile, as the crystallization rate of potassium chloride is increased, more potassium chloride crystal particles can be obtained through crystallization in the same time, and further the yield is increased.)

一种从盐湖中制备氯化钾的方法、提高氯化钾晶体颗粒粒度 的方法

技术领域

本申请涉及化工提纯技术领域，具体而言，涉及一种从盐湖中制备氯化钾的方法、提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法。

背景技术

钾盐是农业三大肥料之一，属于发展农业必要的战略资源，94％的钾盐产品都应用于钾肥的制造中，其余用于工业方面。氯化钾是制造各种农业肥料的基本原料，可用于配制复合肥料或者用作钾肥直接使用，其肥效快，直接施用于农田，能使土壤下层水分上升，有抗旱的作用，是作物生长必需的营养物质，可以做基肥和追肥使用。世界上大部分钾盐用作钾肥，大约占到95％，被广泛应用于粮食、大豆、棉花和其他农作物中，促进作物的光合作用，以达改善作物品质，提高农作物产量的目的。钾元素在植物体内以游离钾离子的形式存在，促进碳水化合物和氮的代谢，调节各种矿物营养元素的活性从而防止植物枯萎。据调查，84％的土地缺钾，而钾资源相对匮乏，供需缺口很大，已严重制约着农业的发展，随着钾肥在农业领域的推广，其应用前景十分广阔。

现有的钾肥——氯化钾一般从盐湖中提取得到的。先从盐湖中提取得到氯化钾溶液，再将氯化钾溶液暴晒使其溶剂蒸发得到氯化钾颗粒。但是，通过溶剂蒸发的方法制得的氯化钾颗粒粒径较小。此氯化钾颗粒对于地面的附着力差，在施肥后，容易遇风飘起脱离土地，导致施肥量较大或需要再次施肥。

发明内容

本申请提供了一种从盐湖中制备氯化钾的方法、提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法，其能够从盐湖中制得粒径较大的氯化钾晶体颗粒，并且提高产量。

本申请的实施例是这样实现的：

在第一方面，本申请示例提供了一种从盐湖中制备氯化钾的方法，其包括：从盐湖中提取并制备饱和氯化钾溶液，将饱和氯化钾溶液和盐酸溶液混合使氯化钾晶体颗粒析出。

在上述技术方案中，本申请通过在饱和氯化钾溶液中加入盐酸溶液以增加溶液中Cl^-的量，氯化钾能够在较快时间内结晶析出并且得到粒度较大的氯化钾晶体颗粒。从而使得从盐湖出产的氯化钾晶体颗粒较大，其粒径可以达到0.1～0.2mm，同时，由于氯化钾的结晶速率提高，能够在相同时间内结晶得到更多的氯化钾晶体颗粒，进而提高产量。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述盐酸的摩尔浓度为1～10mol/L。

在上述示例中，考虑到盐酸的成本，摩尔浓度为1～10mol/L的盐酸溶液成本较低，能够降低制备钾肥的成本。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，上述盐酸的摩尔浓度为1～5mol/L。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的示例中，上述饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为4:1～20:1。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第四种可能的示例中，上述饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为10:1～20:1。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第五种可能的示例中，上述盐酸的摩尔浓度为1～5mol/L，饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为10:1～20:1。

在上述示例中，选用摩尔浓度为1～5mol/L的盐酸，并且饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为10:1～20:1时，能够制备得到粒径为0.12～0.18mm的氯化钾晶体颗粒，结晶速率能够达到1.7×10^-6Kg/(m²·s)。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第六种可能的示例中，氯化钾晶体颗粒在15～35℃下析出。

在上述示例中，本申请的结晶在常温下进行，能够节能减排，降低成本。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第七种可能的示例中，上述饱和氯化钾溶液是15～35℃下的饱和氯化钾溶液。

第二方面，本申请示例提供了一种提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法，其包括：将饱和氯化钾溶液和盐酸溶液混合，结晶。

在上述技术方案中，本申请通过在饱和氯化钾溶液中加入盐酸溶液以增加溶液中Cl^-的量，氯化钾能够在较快时间内结晶析出并且得到粒度较大的氯化钾晶体颗粒。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的示例中，上述结晶时间为6～15h。

在上述示例中，将饱和氯化钾溶液与盐酸溶液混合后，静置6～15h即可制得粒度较大的氯化钾晶体颗粒。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下针对本申请实施例的一种从盐湖中制备氯化钾的方法、提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法进行具体说明：

本申请提供一种从盐湖中制备氯化钾的方法，其包括：从盐湖中提取并制备饱和氯化钾溶液，将饱和氯化钾溶液和盐酸溶液混合使氯化钾晶体颗粒析出。

本申请通过在饱和氯化钾溶液中加入盐酸溶液以增加溶液中Cl^-的量，氯化钾能够在较快时间内结晶析出并且得到粒度较大的氯化钾晶体颗粒。从而使得从盐湖出产的氯化钾晶体颗粒较大，其粒径可以达到0.1～0.2mm，同时，由于氯化钾的结晶速率提高，能够在相同时间内结晶得到更多的氯化钾晶体颗粒，进而提高产量。

本申请的饱和氯化钾溶液是指氯化钾在溶液体系中处于饱和状态，但是饱和氯化钾溶液中还可以溶解有其他一些不饱和或饱和的化合物。例如，饱和氯化钾溶液中还可以含有少量的镁离子、钠离子和硫酸根离子等。

由钾盐矿制备氯化钾的工艺技术包括：冷分解-浮选法、反浮选-冷结晶法和热熔结晶法。而盐湖作为氯化钾生产基地，生产氯化钾是依靠从盐田得到的含钠光卤石。光卤石主要以(KCl·MgCl₂·6H₂O)和氯化钾(KCl)的形式存在，极少量以Mg₄Cl(OH)₇·6H₂O形式产出。含钠矿物主要是钠石盐(NaCl)，含镁矿物主要是光卤石(KCl·MgCl₂·6H₂O)和水氯镁石(MgCl₂·2H₂O)。光卤石是用于制造钾肥和提取金属镁的重要工业原料，表1为低钠光卤石的组成。

表1低钠光卤石的组成

从盐湖中制备氯化钾的现有方法包括：以光卤石为原料制得饱和氯化钾溶液，再暴晒饱和氯化钾溶液使水溶剂蒸发，析出氯化钾晶体颗粒。

本申请通过向饱和氯化钾溶液中加入盐酸能够使得氯化钾可以在较短时间内结晶得到大颗粒的氯化钾晶体，提高结晶效率，从而提高产量。制得的大颗粒氯化钾晶体能够有效的附着于土地表面，从而减少施肥量以及不再需要再次施肥，使得氯化钾在肥料中的应用更加的方便。

本申请的从盐湖中制备低钠光卤石的方法具体包括以下步骤：

从盐湖中取光卤石，采用固液分离的方法，将液体转移至浮选槽中，添加浮选剂浮选出钠离子，减少溶液中钠离子的数量，然后进入带式槽中结晶器进行结晶，镁离子大部分存在溶液中，以除去部分镁离子，最后得到低钠光卤石。

可选地，盐酸的摩尔浓度为1～10mol/L。

可选地，盐酸的摩尔浓度为1～5mol/L。

在本申请的一种实施方式中，盐酸的摩尔浓度为5mol/L。在本申请的其他一些实施方式中，盐酸的摩尔浓度还可以为1mol/L、2mol/L、3mol/L、4mol/L、6mol/L、7mol/L、8mol/L、9mol/L或10mol/L。

需要说明的是，本申请并不限定盐酸的浓度，理论上盐酸可以选用任意浓度的盐酸。但是，发明人发现不加入盐酸，将饱和氯化钾溶液的溶剂直接蒸发结晶得到的氯化钾晶体颗粒的粒径为0.1mm，加入1mol/L的盐酸溶液结晶得到的氯化钾晶体颗粒的粒径为0.12mm，加入2mol/L的盐酸溶液结晶得到的氯化钾晶体颗粒的粒径为0.14mm，加入3mol/L的盐酸溶液结晶得到的氯化钾晶体颗粒的粒径为0.15mm，加入4mol/L的盐酸溶液结晶得到的氯化钾晶体颗粒的粒径为0.17mm，加入5mol/L的盐酸溶液结晶得到的氯化钾晶体颗粒的粒径为0.18mm。而从饱和氯化钾溶液中析出的最大的氯化钾晶体颗粒的粒径为0.2mm。

发明人从上述规律中发现，即使在5mol/L的基础上增加盐酸溶液的浓度，也就只能将氯化钾晶体颗粒的粒径从0.18mm提高到0.2mm，提高的幅度并不大。而且，浓度较高的盐酸价格昂贵，会增加钾肥的生产成本。选用浓度为1～5mol/L的盐酸溶液，在一定程度上可以增大氯化钾晶体颗粒的粒径，并且可以严格控制钾肥的生产成本。

饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为4:1～20:1。

可选地，饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为8:1～15:1。

在本申请的一种实施方式中，饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比可以为10:1。在本申请的其他一些实施方式中，饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比还可以为4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1、15:1、16:1、17:1、18:1、19:1或20:1。

为了降低能耗，节约成本，本申请的饱和氯化钾溶液为常温下的饱和氯化钾溶液，即15～35℃下的饱和氯化钾溶液。

在常温下的饱和氯化钾溶液中加入一定体积的盐酸溶液，在常温下静止结晶制得氯化钾晶体颗粒。

可选地，盐酸溶液为常温的盐酸溶液，其温度为15～35℃。

可选地，盐酸的摩尔浓度为1～5mol/L，饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为10:1～20:1。

选用摩尔浓度为1～5mol/L的盐酸，并且饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为10:1～20:1时，在常温下容易得到粒径为0.12～0.18mm的氯化钾晶体颗粒，结晶速率能够达到1.7×10^-6Kg/(m²·s)。

可选地，盐酸的摩尔浓度为3～5mol/L，饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为12:1～18:1。

选用摩尔浓度为3～5mol/L的盐酸，并且饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为12:1～18:1时，在常温下容易得到粒径为0.15～0.18mm的氯化钾晶体颗粒，结晶速率能够达到3.4×10^-6Kg/(m²·s)。

可选地，盐酸的摩尔浓度为4～5mol/L，饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为14:1～16:1。

选用摩尔浓度为4～5mol/L的盐酸，并且饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为14:1～16:1时，在常温下容易得到粒径为0.17～0.18mm的氯化钾晶体颗粒，结晶速率能够达到4.9×10^-6Kg/(m²·s)。

可选地，盐酸的摩尔浓度为4～5mol/L，饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为14:1～16:1。

选用摩尔浓度为5mol/L的盐酸，并且饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为15:1时，在常温下容易得到粒径为0.18mm的氯化钾晶体颗粒，结晶速率能够达到5.9×10^-6Kg/(m²·s)。

本申请还提供一种提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法，其包括：将饱和氯化钾溶液和盐酸溶液混合，结晶。

本申请通过在饱和氯化钾溶液中加入盐酸溶液以增加溶液中Cl^-的量，氯化钾能够在较快时间内结晶析出并且得到粒度较大的氯化钾晶体颗粒。

可选地，结晶时间为6～15h。

在本申请的一种实施方式中，结晶时间可以为10h。在本申请的其他一些实施方式中，结晶时间还可以为6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h或15h。

以下结合实施例对本申请的一种从盐湖中制备氯化钾的方法、提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法作进一步的详细描述。

实施例1

本申请实施例提供一种提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法，其包括以下步骤：

1、配制溶液

在20℃下配制饱和氯化钾水溶液和浓度为1mol/L的盐酸水溶液。

2、制备氯化钾晶体

在50mL饱和氯化钾水溶液中加入11.3mL的1mol/L的盐酸水溶液制得混合溶液，然后将混合溶液在20℃下静止10h，混合溶液中析出氯化钾晶体颗粒。

3、表征

观察溶解出现结晶的时间并对氯化钾晶体采用比利时全自动静态干法和湿法粒度粒形分析仪(500Nano XY)测定晶体的粒度分布。

实施例2

本申请实施例提供一种提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法，其包括以下步骤：

1、配制溶液

在20℃下配制饱和氯化钾水溶液和浓度为2mol/L的盐酸水溶液。

2、制备氯化钾晶体

在50mL饱和氯化钾水溶液中加入5.7mL的2mol/L的盐酸水溶液制得混合溶液，然后将混合溶液在20℃下静止10h，混合溶液中析出氯化钾晶体颗粒。

3、表征

观察溶解出现结晶的时间并对氯化钾晶体采用比利时全自动静态干法和湿法粒度粒形分析仪(500Nano XY)测定晶体的粒度分布。

实施例3

本申请实施例提供一种提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法，其包括以下步骤：

1、配制溶液

在20℃下配制饱和氯化钾水溶液和浓度为3mol/L的盐酸水溶液。

2、制备氯化钾晶体

在50mL饱和氯化钾水溶液中加入3.8mL的3mol/L的盐酸水溶液制得混合溶液，然后将混合溶液在20℃下静止10h，混合溶液中析出氯化钾晶体颗粒。

3、表征

观察溶解出现结晶的时间并对氯化钾晶体采用比利时全自动静态干法和湿法粒度粒形分析仪(500Nano XY)测定晶体的粒度分布。

实施例4

本申请实施例提供一种提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法，其包括以下步骤：

1、配制溶液

在20℃下配制饱和氯化钾水溶液和浓度为4mol/L的盐酸水溶液。

2、制备氯化钾晶体

在50mL饱和氯化钾水溶液中加入2.8mL的4mol/L的盐酸水溶液制得混合溶液，然后将混合溶液在20℃下静止10h，混合溶液中析出氯化钾晶体颗粒。

3、表征

观察溶解出现结晶的时间并对氯化钾晶体采用比利时全自动静态干法和湿法粒度粒形分析仪(500Nano XY)测定晶体的粒度分布。

实施例5

本申请实施例提供一种提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法，其包括以下步骤：

1、配制溶液

在20℃下配制饱和氯化钾水溶液和浓度为5mol/L的盐酸水溶液。

2、制备氯化钾晶体

在50mL饱和氯化钾水溶液中加入2.3mL的5mol/L的盐酸水溶液制得混合溶液，然后将混合溶液在20℃下静止10h，混合溶液中析出氯化钾晶体颗粒。

3、表征

观察溶解出现结晶的时间并对氯化钾晶体采用比利时全自动静态干法和湿法粒度粒形分析仪(500Nano XY)测定晶体的粒度分布。

实施例6

本申请实施例提供一种提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法，其包括以下步骤：

1、配制溶液

在20℃下配制饱和氯化钾水溶液和浓度为5mol/L的盐酸水溶液。

2、制备氯化钾晶体

在50mL饱和氯化钾水溶液中加入8.5mL的5mol/L的盐酸水溶液制得混合溶液，然后将混合溶液在20℃下静止8h，混合溶液中析出氯化钾晶体颗粒。

3、表征

观察溶解出现结晶的时间并对氯化钾晶体采用比利时全自动静态干法和湿法粒度粒形分析仪(500Nano XY)测定晶体的粒度分布。

实施例7

本申请实施例提供一种提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法，其包括以下步骤：

1、配制溶液

在20℃下配制饱和氯化钾水溶液和浓度为5mol/L的盐酸水溶液。

2、制备氯化钾晶体

在50mL饱和氯化钾水溶液中加入1.7mL的5mol/L的盐酸水溶液制得混合溶液，然后将混合溶液在20℃下静止15h，混合溶液中析出氯化钾晶体颗粒。

3、表征

观察溶解出现结晶的时间并对氯化钾晶体采用比利时全自动静态干法和湿法粒度粒形分析仪(500Nano XY)测定晶体的粒度分布。

对比例1

本申请对比例提供一种提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法，其包括以下步骤：

1、配制溶液

在20℃下配制饱和氯化钾水溶液。

2、制备氯化钾晶体

将饱和氯化钾水溶液在20℃下静止24h，混合溶液中析出氯化钾晶体颗粒。

3、表征

观察溶解出现结晶的时间并对氯化钾晶体采用比利时全自动静态干法和湿法粒度粒形分析仪(500Nano XY)测定晶体的粒度分布。

试验例1

统计实施例1～9和对比例1的氯化钾晶体的结晶速率和制得的氯化钾晶体的粒径，如表2所示。

表2氯化钾晶体的结晶速率和制得的氯化钾晶体的粒径

项目	结晶时间(h)	结晶速率×10<sup>-6</sup>Kg/(m<sup>2</sup>·s)	粒径(mm)
				实施例1	10	1.7510	0.12
实施例2	10	2.7806	0.14
				实施例3	10	3.4200	0.15
实施例4	10	4.9785	0.17
				实施例5	10	5.9097	0.18
实施例6	8	5.9563	0.16
				实施例7	15	1.6152	0.11
对比例1	≥24	1.10133	0.10

由上可知，当盐酸的浓度依次增大，氯化钾的结晶速率依次增大，得到的氯化钾晶体颗粒依次增大；

当饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为15:1时，得到的氯化钾晶体颗粒较大，当饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为4:1时，虽然氯化钾的结晶速率变大，但是得到的氯化钾晶体颗粒变小，当饱和氯化钾溶液中的氯离子与盐酸溶液的氯离子的摩尔比为20:1时，氯化钾的结晶速率和得到的氯化钾晶体颗粒均变小。

试验例2

以本申请从盐湖中制备氯化钾的方法从盐湖中提取氯化钾晶体颗粒。根据现有的盐湖生产质量和晶体的尺寸，按照球形进行计算，得出理论上氯化钾的生产颗粒数。再把制备的氯化钾晶体按照球形进行计算乘以相应的个数得到质量，推算出理论上的生产质量，如表3所示。

其中，计算公式

推算过程以饱和氯化钾溶液的氯离子与盐酸溶液的氯离子的比为15:1。

表3推算从盐湖中制备氯化钾的年产量

由表3可知，通过推算，可以明确在没有添加盐酸溶液时，氯化钾晶体颗粒的年生产量为100万吨。添加了盐酸溶液后，氯化钾晶体颗粒的年产量大幅度提高，当添加浓度为5mol/L的盐酸溶液时，氯化钾晶体颗粒的年产量达到583.34万吨，相较于不添加盐酸溶液的情况，产量增加583.34％。

综上所述，本申请实施例提供了一种从盐湖中制备氯化钾的方法、提高氯化钾晶体颗粒粒度的方法，本申请通过在饱和氯化钾溶液中加入盐酸溶液以增加溶液中Cl^-的量，氯化钾能够在较快时间内结晶析出并且得到粒度较大的氯化钾晶体颗粒。从而使得从盐湖出产的氯化钾晶体颗粒较大，其粒径可以达到0.1～0.2mm，同时，由于氯化钾的结晶速率提高，能够在相同时间内结晶得到更多的氯化钾晶体颗粒，进而提高产量。

以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。